DE19813523C2 - CVD-Reaktor und dessen Verwendung - Google Patents
CVD-Reaktor und dessen VerwendungInfo
- Publication number
- DE19813523C2 DE19813523C2 DE1998113523 DE19813523A DE19813523C2 DE 19813523 C2 DE19813523 C2 DE 19813523C2 DE 1998113523 DE1998113523 DE 1998113523 DE 19813523 A DE19813523 A DE 19813523A DE 19813523 C2 DE19813523 C2 DE 19813523C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- reactor
- reactor according
- hollow body
- susceptor
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/4557—Heated nozzles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/45565—Shower nozzles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/45572—Cooled nozzles
Abstract
Beschrieben wird ein CVD-Reaktor mit DOLLAR A - einem Reaktorgehäuse mit einem Deckel, DOLLAR A - einem in dem Reaktorgehäuse angeordneten geheizten Susceptor (Waferträger), auf dem wenigstens ein Wafer angeordnet werden kann, DOLLAR A - einem zentralen Fluideinlaß, durch den insbesondere temperierte CVD-Medien etc. in den Reaktor eintreten, und DOLLAR A - einem Fluidauslaß, der am Umfang des Reaktorgehäuses angeordnet ist und durch den die eingelassenen Medien austreten. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Fluidauslaß in etwa die Form einer Scheibe mit einer Vielzahl von Auslaßöffnungen für die CVD-Medien etc. hat und zwischen Susceptor (Waferträger) und Reaktordeckel derart angeordnet ist, daß der Fluidauslaß durch Strahlung vom Susceptor (Waferträger) beheizt wird und sich damit auf eine Temperatur zwischen der Temperatur des Susceptors (Waferträgers) und dem Reaktordeckel einstellt, durch die die CVD-Medien etc. temperiert eintreten.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen CVD-Reaktor gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1, sowie dessen Verwendung.
CVD-Reaktoren sind allgemein bekannt und werden beispielsweise von
der Aixtron AG, Aachen, DE hergestellt und vertrieben. Auf diese bekann
ten CVD-Reaktoren wird zur in Erläuterung aller hier nicht näher beschrie
benen Begriffe ausdrücklich verwiesen.
Die bekannten CVD-Reaktoren weisen ein Reaktorgehäuse mit einem
Deckel auf, in dem ein geheizter Susceptor (Waferträger) vorgesehen ist,
auf dem wenigstens ein Wafer angeordnet werden kann. Als Einlaß für
CVD-Gase oder Flüssigkeiten ist in der Regel ein zentraler Fluideinlaß
vorgesehen. Der Fluidauslaß ist dann meistens am Umfang des Reaktor
gehäuses angeordnet.
Als Fluideinlaß werden entweder zentrale Gaseinlaßdüsen (Gasinlet-
Nozzles), die die Gase vom Zentrum des Reaktors radial über die Wafer
ausströmen lassen, oder sog. Brauseköpfe (Showerheads) im bzw. am
Reaktordeckel verwendet, die direkt oberhalb des Wafers angeordnet sind,
und aus sehr vielen kleinen Löchern das Gas in Form einer Dusche vertikal
nach unten auf die Wafer sprühen. Derartige Reaktoren werden beispiels
weise von der Fa. Thomas Swan, GB vertrieben.
Einen ähnlichen Aufbau offenbart die DE 43 30 266 gemäß der eine Ein
zel-Wafer- Reaktionskammer eine Wafer-Erwärmerstufe zum Halten eines
Wafers nach unten und zum Erwärmen des Wafers aufweist. Weiter befin
det sich gegenüber der Wafer-Erwärmstufe ein Gaseinlaßdüsen aufwei
sender Gasversorgungskopf, wodurch ein Bereich mit konstantem Abstand
zum Zuleiten von Reaktionsgas entsteht. Über den Gasversorgungskopf
werden Gase über dem Wafer ausgeströmt. Ein Abgasauslaß existiert
ebenfalls.
Nun gibt es Materialien, für die es von Vorteil ist, wenn die Gase temperiert
in den Reaktor eingelassen werden. Dies kann man dadurch erreichen,
daß die Gase vorgewärmt werden, oder daß der Einlaß geheizt wird.
Für als Brausekopf (Showerhead) ausgebildete Fluideinlässe ist es be
kannt, den Brausekopf (Showerhead) mit komplizierten Wasserkanälen zur
Thermostatisierung auszurüsten. Diese Ausgestaltung hat nicht nur den
Nachteil, daß sie aufwendig und damit teuer ist, sondern auch den Nach
teil, daß der Einsatz von Wasserkanälen in CVD-Reaktoren immer ein ge
wisses Risiko darstellt. Beispielsweise kann im Falle eines Lecks das
Kühlwasser in den Reaktor-Innenraum austreten und mit dem oder den
CVD-Gasen explosionsartig reagieren. Ein weiterer Nachteil ist die mit der
Wassererwärmung einhergehende Temperaturinhomogenität im Brause
kopf (Showerhead).
Gemäß der DE 43 30 266 wird das Gas über einen Gasversorgungskopf
und dessen Gaseinlaßdüsen in dem Bereich mit konstantem Abstand über
einen Wafer geleitet. Auch hier wird im Einlaßbereich die Temperatur der
Gase durch einen Kühlwasserpfad und ein Wärmeerhaltungselement be
einflußt. Dabei wird die Temperatur der Innenwand eines Raumelements,
welches an die Gaseinlaßbereiche angrenzt, auf einer konstanten Tempe
ratur gehalten. Hier gelten ebenso die vorstehend angeführten Nachteile
für Wasserkanäle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen CVD-Reaktor mit einem
als Brausekopf (Showerhead) oder Gaseinlaßdüsen ausgebildeten Flui
deinlaß derart weiterzubilden, daß der Fluideinlaß und damit die einzulas
senden Fluide, also Gase und/oder Flüssigkeiten in einfacher Weise und
insbesondere unter Verzicht auf Wasserkanäle etc. temperiert werden
können.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1
angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprü
che 2 folgende. In den Ansprüchen 31 und 32 sind Verfahren unter Ver
wendung eines erfindungsgemäß angegebenen Reaktors beansprucht.
Erfindungsgemäß wird ein CVD-Reaktor mit den im Oberbegriff des Pa
tentanspruchs 1 aufgeführten Merkmalen derart weitergebildet,
- - daß die Fluideinlaßeinheit einen vom Reaktordeckel beabstandeten Hohlkörper aufweist, dessen Unterseite, in der die Öffnungen vorge sehen sind, im wesentlichen durch Wärmestrahlung vom Susceptor (Waferträger) erwärmt wird,
- - daß eine Spülgaseinlaßvorrichtung vorgesehen ist, die in den Zwi schenraum zwischen der Oberseite des Hohlkörpers und dem Reak tordeckel ein Spülgas derart einleitet, daß die Oberseite Wärme im wesentlichen durch Wärmeleitung in dem Gas an die Umgebung ab gibt, und
- - daß die Wärmezu- und ableit-Bedingungen zum bzw. vom Hohlkörper derart eingestellt sind, daß sich die Unterseite ohne Zufuhr eines Temperiermediums von außen auf eine wählbare Temperatur, durch die die CVD-Medien temperiert werden, einstellt, und daß zwischen der Oberseite und der Unterseite des Hohlkörpers ein positiver Tem peraturgradient besteht.
Unter CVD-Medien werden im Rahmen der vorliegenden Beschreibung
CVD- und insbesondere MOCVD-Gase, Flüssigkeiten, Lösungen oder
Gemische der vorstehenden Stoffe - im folgenden auch allgemein mit dem
Oberbegriff "Fluid" bezeichnet - verstanden.
Erfindungsgemäß wird ein bekannter CVD-Reaktor also dadurch weiterge
bildet, daß die Fluideinlaßeinheit eine Einheit aufweist, die in etwa die
Form einer Hohlscheibe mit einer Vielzahl von Auslaßöffnungen für die
CVD-Medien etc. - also eines an sich bekannten Brausekopfs (Shower
head) - hat, und zwischen Susceptor (Waferträger) und Reaktordeckel
derart angeordnet ist, daß die Unterseite der Fluideinlaßeinheit durch
Strahlung vom Susceptor (Waferträger) beheizt wird, und sich damit auf
eine Temperatur zwischen der Temperatur des Susceptors (Waferträgers)
und dem Reaktordeckel einstellt, so daß die CVD-Medien etc. beim Pas
sieren der Fluideinlaßeinheit temperiert werden. Da an der Oberseite der
Fluideinlaßeinheit eine (einstellbare) Wärmesenke vorgesehen ist, stellt
sich in Axialrichtung über die Fluideinlaßeinheit ein bestimmter Tempera
turgradient ein.
Die Erfindung geht dabei von dem Grundgedanken aus, den komplizierten
Aufbau bekannter Reaktoren, bei denen die Thermostatisierung des Re
aktordeckels und des Gaseinlasses in Form eines mit Flüssigkeit durch
strömten Brausekopfs (Showerhead) und dafür erforderlicher separter Hei
zaggregate erfolgt, dadurch zu vereinfachen, daß man den Brausekopf
(Showerhead) vom Reaktordeckel getrennt als separates Bauteil ausführt.
Da der Susceptor (Waferträger) ohnehin durch eine Infrarot-Heizung, eine
Widerstandsheizung oder eine Hochfrequenzheizung auf eine Temperatur
zwischen typischerweise ca. RT°C und 1200°C (RT steht für Raumtempe
ratur) aufgeheizt wird, und somit eine beträchtliche Wärmemenge über
Strahlung an seine Umgebung abgibt, wird die Fluideinlaßeinheit aufge
heizt. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird die Temperatur, auf
die die Fluideinlaßeinheit aufgeheizt wird, kontrolliert eingestellt.
Bevorzugt bringt man einen aus einem gut wärmeleitfähigem Metall gefer
tigten dünnen Brausekopf (Showerhead) in dem Reaktor unterhalb des
Reaktordeckels sowie gegebenenfalls unterhalb einer thermostatisierten
Decke (ceiling) an.
Dieser Aufbau hat eine Reihe von Vorteilen:
Der Brausekopf (Showerhead) wird direkt durch Strahlung von unten vom
Susceptor (Waferträger) beheizt. Insbesondere kann der Abstand zwi
schen Susceptor (Waferträger) und Hohlkörper zur Einstellung der Tempe
ratur der Unterseite des Hohlkörpers einstellbar sein. Hierzu kann eine
Halteeinheit für den Hohlkörper mit einem Gewinde vorgesehen sein.
Die Wärmezu- bzw. abfuhr zum bzw. vom Hohlkörper wird durch die Tem
peratur des Susceptors (Waferträgers), des nun frei justierbaren Abstands
zum Susceptor (Waferträger), und die Leitfähigkeit des Gases im Reaktor
(Wahl des Trägergases, beispielsweise Stickstoff oder Wasserstoff oder
ein Gemisch dieser Gase und Totaldruck) bestimmt. Eine bisher nötige
Beistellung eines zusätzlichen Heizaggregates zur Beheizung und Tempe
rierung des Brausekopfs (Showerhead) entfällt.
Die Wärmeabfuhr nach oben von der Oberseite des Brausekopfs (Shower
head) weg wird dadurch bestimmt, welches Spülgas oberhalb des Brause
kopfs (Showerhead) und der Quarz-Decke (quarz ceiling) und welches
Spülgas zwischen Quarz-Decke (quarz ceiling) und Metall-Reaktor-Deckel
benutzt wird.
Hierbei kann insbesondere die von Frijlink et al. vorgeschlagene thermo
statisierte Decke (ceiling) zur Anwendung kommen. Insofern wird durch die
Anwendung von zwei Spülgasgemischen die absolute Temperatur und der
Temperatur-Gradient des Brausekopfs (Showerhead) im Reaktor sehr prä
zise regel- bzw. einstellbar.
Vor allem wird der bei den meisten Anwendungen gewünschte positive
Temperatur-Gradient vom Brausekopf (Showerhead) zum Susceptor (Wa
ferträger) automatisch gewährleistet. Der Temperatur-Gradient kann zu
sätzlich durch eine weitere Ausgestaltung kontrolliert beeinflußt werden,
indem lokal Wärmeabschirmbleche und eine Mehrlagen-Ausführung des
Brausekopfs (Showerhead) mit Materialien eingeführt werden, die unter
schiedliche Reflexions- und Absorptions-Koeffizienten aufweisen.
Ansonsten ist der Reaktor konventionell aufgebaut: Insbesondere kann der
Reaktor ein runder Reaktor - ähnlich dem bekannten Planetenreaktor - mit
zentralem Gaseinlaß und außen herumliegenden Gasauslaß (Exhaust)
sein. Der Gasauslaß (Exhaust) kann insbesondere der von Frijlink et al.
vorgeschlagene Tunnel sein. Die Decke des Reaktors kann ebenfalls wie
die von Frijlink vorgeschlagene Decke (ceiling) ausgeführt und damit ther
mostatisierbar sein.
Der Susceptor (Waferträger) ist entweder ein Planetensusceptor (Plane
tenwaferträger) mit doppelter Rotation oder nur eine große einfache Schei
be, die aber auch auf Gas-Foil-Rotation (d. h. Drehung der Wafer auf einem
Gaspolster; Patent der Anmelderin Fa. Aixtron) oder aber mechanisch ro
tiert. In letzterem Fall kann man dann jeweils nur einen Wafer, aber dafür
größere Wafer zentral auflegen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich,
die Fluideinlaßvorrichtung um ihre axiale Achse zu drehen.
Für die Schichtherstellung von Mehrkomponenten-Stoffsystemen werden
z. B. β-Diketonate oder andere Metallorganischen Lösungen verwandt,
deren Mischung nun einerseits direkt im Brausekopf (Showerhead) durch
geführt werden kann, durch konstruktive Einrichtung eines oder mehrerer
Einlässe in den Brausekopf (Showerhead), mit gleicher oder unterschiedli
cher Temperatur. Andererseits kann der Brausekopf (Showerhead) auch
derart ausgebildet sein, daß verschiedene Gase separat im Brausekopf
(Showerhead) geführt werden, und eine Durchmischung erst bei Austritt
aus dem Brausekopf (Showerhead) in den Reaktorraum erfolgt, um para
sitäre Vorreaktionen zu vermeiden.
Das Risiko, zusätzliches Kühlwasser in der Nähe des Gaseinlasses zur
Thermostatisierung zu benutzen, entfällt. Der Brausekopf (Showerhead) ist
wesentlich einfacher justierbar und austauschbar. Der Reaktor wird sehr
flexibel, da die verschiedensten Brauseköpfe (Showerheads) sehr schnell
eingesetzt und ausgetauscht werden können, für unterschiedliche Wafer
größen, ohne größere Veränderung des Reaktors, Demontage oder Öff
nung von Medienleitungen. Der Reaktor ist thermisch von allen Seiten be
stimmt, und alle Wände sind geheizt, so daß minimale Ablagerungen ent
stehen.
Ein weiterer Vorteil ist, daß jeder vorhandene Planetenreaktor sehr einfach
umrüstbar ist, da die Fluideinlaßeinheit voll kompatibel zu herkömmlichen
Einlässen ist.
Der erfindungsgemäße Reaktor kann für alle Arten von CVD-Prozessen
benutzt werden, also z. B. zum Aufbringen bzw. Bearbeiten von III-V, II-VI,
IV-IV Materialien, ferner von ein- und mehrkomponentigen Oxiden,
Perowskiten, wie z. B. Barium- und Strontium-Titanat (ST bzw. BT), Bari
um-Strontium-Titanat (BST), Strontium- und Barium-Zirkonat-Titanate,
Strontium-Wismut-Tantalat (SBT), Blei-Zirkonat-Titanat (PZT), sowie von
mit Akzeptor- oder/und Donator-Dotierungen versehenen oben aufgeführ
ten Materialsystemen.
Ein weiterer Vorteil ist, daß die Brauseköpfe (Showerheads) sehr leicht
austauschbar sind. Damit ist es möglich, je nach verwendeter Waferform
Brauseköpfe (Showerheads) einzusetzen, deren Loch- bzw. Auslaßanord
nung der Anordnung und Form der darunter angeordneten Wafern ent
spricht, so daß eine sehr homogene und dennoch sparsame Bearbeitung
bzw. Beschichtung der Wafer möglich ist.
Darüberhinaus kann der erfindungsgemäß ausgebildete Reaktor auch mit
Ätz- bzw. Reinigungsfluiden betrieben werden, um ggf. entstehende Abla
gerungen bzw. Kondensate schnellsten wieder zu entfernen (self cleaning).
In dieser Bauart wird der Reaktor mit einem Brausekopf (Showerhead) aus
einem Material ausgerüstet, das gegenüber dem Ätzgas resistiv ist.
Weiterhin kann der Reaktor mit einem normalen Gasversorgungssystem
betrieben werden, oder aber auch mit einem Quellenverteilungssystem
(Liquid-Delivery-System) oder Aerosol-System, das die Gase schon tem
periert zuführt (sog. LDS-System).
Die Rotationsgeschwindigkeit ist im Falle von doppelter Rotation (Plane
tenrotation) relativ langsam und liegt typischerweise zwischen 10 und 200
Umdrehungen pro Minute (rpm).
Falls nur ein Wafer zentral eingesetzt wird, können verschiedenste Rota
tionen zwischen 5 und 1500 Umdrehungen pro Minute (rpm) benutzt wer
den.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Er
findungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispielen unter Bezug
nahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, deren
einzige Figur einen schematisierten Querschnitt
durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt.
Der in der Figur im Querschnitt dargestellte CVD-Reaktor weist ein Reak
torgefäß 1 mit einem Reaktordeckel 2 auf. Das Reaktorgefäß 1 und der
Deckel 2 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wassergekühlt, so
daß sie sich immer in etwa auf Raumtemperatur befinden. Im Reaktorge
fäß 1, das insbesondere eine zylindrische Form haben kann, ist ein Gas
auslaß 21 in an sich bekannter Weise vorgesehen.
Im Innenraum des Reaktorgefäßes 1 ist ferner ein Susceptor (Waferträger)
3 für Wafer 4 angeordnet, die mittels eines CVD-Prozesses bearbeitet bzw.
beschichtet werden sollen. Der Susceptor (Waferträger) 3 wird mittels einer
Heizeinrichtung 5, die eine Infrarot-Heizung, eine Widerstandsheizung oder
eine Hochfrequenzheizung sein kann, auf eine Temperatur zwischen ca.
RT°C und 1200°C (RT steht für Raumtemperatur) aufgeheizt.
Oberhalb des Susceptors (Waferträgers) 3 ist eine Fluideinlaßeinheit 6 an
geordnet, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Form einer Hohl
scheibe hat. In der Unterseite 6' der Einheit 6 sind eine Vielzahl von Lö
chern (in der Figur schematisch dargestellt) vor gesehen, deren Anordnung
der Form der Wafer 4 angepaßt sein kann. Der Abstand zwischen Flui
deinlaßeinheit 6 und Susceptor (Waferträger) 3 ist beispielsweise über ein
Gewinde einstellbar.
In den Innenraum der Hohlscheibe 6 münden Leitungen 71 bis 73, durch
die Gase und insbesondere CVD-Gase von einer nicht dargestellten, im
übrigen jedoch bekannten Gasversorgungseinheit - die gegebenenfalls
eine Vortemperiereinrichtung aufweist - in den Innenraum der Hohlscheibe
6 strömen. Die Gase treten dann aus dem Innenraum durch die (nicht dar
gestellten) Löcher aus und beaufschlagen homogen die Wafer 4.
Zwischen der Hohlscheibe 6 und der Unterseite des Reaktordeckels 2 ist
ein Wärmeschild 8, auch als Decke (ceiling) bezeichnet, vorgesehen. Der
Wärmeschild 8 ist eine Platte aus einem wärmeresistenten und inerten
Material, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiels besteht die Platte aus
Quarz.
Ferner ist eine Spülgaseinlaßvorrichtung vorgesehen, die über Leitungen
91 und 92 mit dem Reaktor verbunden ist. Die Leitung 91 mündet in dem
Zwischenraum zwischen Wärmeschild 8 und Oberseite der Hohlscheibe 6,
die Leitung 92 mündet in dem Zwischenraum zwischen Reaktordeckel 2
und Wärmeschild 8. Die Spülgaseinlaßvorrichtung ist derart ausgebildet,
daß die Zusammensetzung und/oder der Durchsatz des bzw. der in den
bzw. die Zwischenräume oberhalb der Oberseite des Hohlkörpers einge
leiteten Gase zur Einstellung der Wärmeableitbedingungen änderbar ist.
Die Wärmezu- und ableit-Bedingungen zum bzw. vom Hohlkörper 6 kön
nen derart eingestellt, daß sich die Unterseite ohne Zufuhr eines Tempe
riermediums von außen auf eine wählbare Temperatur, durch die die CVD-
Medien temperiert werden, einstellt, und daß zwischen der Oberseite und
der Unterseite des Hohlkörpers ein positiver Temperaturgradient besteht.
Hierdurch wird ein Zusetzen der Löcher vermieden Darüberhinaus besteht
ein positiver Temperaturgradient zum Susceptor (Waferträger).
Claims (32)
1. CVD-Reaktor mit
- 1. einem Reaktorgehäuse mit einem Gehäusedeckel,
- 2. einem in dem Reaktorgehäuse angeordneten geheizten Susceptor (Waferträger) für einen der mehrere Wafer,
- 3. einer Fluideinlaßeinheit mit einer Vielzahl von dem oder den Wafern zugewandten Öffnungen, durch die insbesondere temperierte CVD- Medien in den Reaktor eintreten, und
- 4. einem Fluidauslaß, der am Umfang des Reaktorgehäuses angeordnet ist, und durch den die eingelassenen Medien wieder austreten,
- 1. daß die Fluideinlaßeinheit einen vom Reaktordeckel beabstandeten Hohlkörper aufweist, dessen Unterseite, in der die Öffnungen vorge sehen sind, im wesentlichen durch Wärmestrahlung und/oder durch Wärmeleitung vom Susceptor (Waferträger) erwärmt wird,
- 2. daß eine Spülgaseinlaßvorrichtung vorgesehen ist, die in den Zwi schenraum zwischen der Oberseite des Hohlkörpers und dem Reak tordeckel ein Spülgas derart einleitet, daß die Oberseite Wärme im wesentlichen durch Wärmeleitung in dem Gas an die Umgebung ab gibt, und
- 3. daß die Wärmezu- und ableit-Bedingungen zum bzw. vom Hohlkörper derart eingestellt sind, daß sich die Unterseite ohne Zufuhr eines Temperiermediums von außen auf eine wählbare Temperatur, durch die die CVD-Medien temperiert werden, einstellt, und daß zwischen der Oberseite und der Unterseite des Hohlkörpers ein positiver Tem peraturgradient besteht.
2. Reaktor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Susceptor
(Waferträger) und Hohlkörper zur Einstellung der Temperatur der
Unterseite des Hohlkörpers einstellbar ist.
3. Reaktor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstandseinstellung eine Halte
einheit für den Hohlkörper mit einem Gewinde vorgesehen ist.
4. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktordeckel thermostatisiert ist.
5. Reaktor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktordeckel eine Kühlung mit
tels eines flüssigen Mediums, wie Wasser aufweist.
6. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Reaktordeckel und der
Oberseite des Hohlkörpers ein Wärmeschild vorgesehen ist.
7. Reaktor nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeschild eine Platte aus ei
nem wärmeresistenten und inerten Material, wie Quarz ist.
8. Reaktor nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spülgaseinlaßvorrichtung einen
ersten Gasauslaß in dem Zwischenraum zwischen Reaktordeckel und
Wärmeschild und einen zweiten Gasauslaß in dem Zwischenraum
zwischen Wärmeschild und Oberseite des Hohlkörpers aufweist.
9. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spülgaseinlaßvorrichtung derart
ausgebildet ist, daß die Zusammensetzung und/oder der Durchsatz
des bzw. der in den bzw. die Zwischenräume oberhalb der Oberseite
des Hohlkörpers eingeleiteten Gase zur Einstellung der Wärmeableit
bedingungen änderbar ist.
10. Reaktor nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spülgaseinlaßvorrichtung unter
schiedliche Gase bzw. Gaszusammensetzungen zwischen der Ober
seite des Hohlkörpers und dem Wärmeschild und dem Wärmeschild
und dem Reaktordeckel einleitet.
11. Reaktor nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spülgaseinlaßvorrichtung ein
Gasgemisch aus Gasen mit unterschiedlichen Wärmeleitung, wie
aus H2 und N2 einleitet.
12. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper aus einem Metall mit
guter Wärmeleitfähigkeit oder aus mehreren Lagen verschiedener
Metalle mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten, Reflexions- und
Absorptionseigenschaften besteht.
13. Reaktor nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper eine geringe Wärme
kapazität hat.
14. Reaktor nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper eine dünne Scheibe
ist.
15. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der Susceptor (Waferträger) ein Pla
netensusceptor (Planetenwaferträger)mit doppelter Rotation ist.
16. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der Susceptor (Waferträger) eine
Scheibe ist.
17. Reaktor nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe mechanisch oder auf einem
Gaspolster rotiert.
18. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper oder Teile des Hohl
körpers drehbar ausgebildet ist, und die Scheibe und/oder der Sus
zeptor nicht gedreht wird.
19. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fluideinlaßeinheit derart ausgebil
det ist, daß Gase und/oder Flüssigkeiten, wie insbesondere Metall
organischen Lösungen im Hohlkörper gemischt werden können.
20. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fluideinlaßeinheit derart ausgebil
det ist, daß sie getrennte Öffnungen für unterschiedliche Fluide auf
weist.
21. Reaktor nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Öffnungen derart ange
ordnet sind, daß die Fluide nach ihrem Austritt aus den Öffnungen
vermischt werden.
22. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Temperiereinrichtung
vorgesehen ist, die die Fluide vor ihrem Eintritt in den Hohlkörper
(vor-)erwärmt.
23. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fluideinlaßeinheit derart ausgebil
det ist, daß sie gegenüber einem Ätz- bzw. Reinigungsgas resistent
ist.
24. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor eine kreiszylindrische
Form hat.
25. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, daß auch die Seitenwände des Reaktors
thermostatisiert sind.
26. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 25,
dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Inneren des Reaktors
zwischen 0,1 und 1000 mbar beträgt.
27. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 26,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fluideinlaßeinheit die CVD-Medien
mit Drücken zwischen 0,1 und 10 bar einläßt.
28. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 27,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Infrarot-Heizung, eine Wider
standsheizung oder eine Hochfrequenzheizung den Susceptor (Wa
ferträger) beheizt.
29. Reaktor nach Anspruch 28,
dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung den Susceptor (Waferträ
ger) auf eine Temperatur zwischen Raumtemperatur und 1200°C
aufheizt.
30. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 29,
dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Wärmeschild zwi
schen Oberseite des Hohlkörpers und Reaktordeckel weitere Wärme
schilde vorgesehen sind.
31. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30 zur
Herstellung dünner Schichten aus III-V, II-VI, IV-IV Materialien, ferner
von ein- und mehrkomponentigen Oxiden, Perowskiten, insbesonde
re Barium- und Strontium-Titanat (ST bzw. BT), Barium-Strontium-
Titanat (BST), Strontium- und Barium-Zirkonat-Titanate (BZT), Stron
tium-Wismut-Tantalat (SBT), Blei-Zirkonat-Titanat (PZT).
32. Verwendung nach Anspruch 31 zur Herstellung dünner dotierter und
insbesondere Akzeptor- oder Donator-dotierter Schichten.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998113523 DE19813523C2 (de) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | CVD-Reaktor und dessen Verwendung |
DE19980266T DE19980266D2 (de) | 1998-02-18 | 1999-02-18 | CVD-Reaktor und dessen Verwendung |
EP99910144A EP0975821B1 (de) | 1998-02-18 | 1999-02-18 | Cvd-reaktor und dessen verwendung |
ES99910144T ES2166218T3 (es) | 1998-02-18 | 1999-02-18 | Reactor cvd y su aplicacion. |
KR1019997009614A KR100626474B1 (ko) | 1998-02-18 | 1999-02-18 | 화학 기상 증착 반응기 및 그의 사용방법 |
PCT/DE1999/000455 WO1999042636A1 (de) | 1998-02-18 | 1999-02-18 | Cvd-reaktor und dessen verwendung |
DE59900317T DE59900317D1 (de) | 1998-02-18 | 1999-02-18 | Cvd-reaktor und dessen verwendung |
JP54198199A JP4377968B2 (ja) | 1998-02-18 | 1999-02-18 | Cvd反応器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998113523 DE19813523C2 (de) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | CVD-Reaktor und dessen Verwendung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19813523A1 DE19813523A1 (de) | 1999-10-07 |
DE19813523C2 true DE19813523C2 (de) | 2000-03-02 |
Family
ID=7862520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998113523 Expired - Fee Related DE19813523C2 (de) | 1998-02-18 | 1998-03-26 | CVD-Reaktor und dessen Verwendung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19813523C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7201942B2 (en) | 2000-02-16 | 2007-04-10 | Aixtron Ag | Coating method |
DE10043600B4 (de) * | 2000-09-01 | 2013-12-05 | Aixtron Se | Vorrichtung zum Abscheiden insbesondere kristalliner Schichten auf einem oder mehreren, insbesondere ebenfalls kristallinen Substraten |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1252363B1 (de) | 2000-02-04 | 2003-09-10 | Aixtron AG | Vorrichtung und verfahren zum abscheiden einer oder mehrerer schichten auf ein substrat |
DE10043597A1 (de) | 2000-09-01 | 2002-03-14 | Aixtron Ag | Vorrichtung zum Abscheiden insbesondere kristalliner Schichten auf insbesonder e kristallinen Substraten |
DE10124609B4 (de) | 2001-05-17 | 2012-12-27 | Aixtron Se | Verfahren zum Abscheiden aktiver Schichten auf Substraten |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4330266A1 (de) * | 1992-09-10 | 1994-03-17 | Mitsubishi Electric Corp | Reaktionskammer für chemischen Gasphasenabscheidungsapparat sowie chemischer Gasphasenabscheidungsapparat zum Benutzen einer derartigen Reaktionskammer |
-
1998
- 1998-03-26 DE DE1998113523 patent/DE19813523C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4330266A1 (de) * | 1992-09-10 | 1994-03-17 | Mitsubishi Electric Corp | Reaktionskammer für chemischen Gasphasenabscheidungsapparat sowie chemischer Gasphasenabscheidungsapparat zum Benutzen einer derartigen Reaktionskammer |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7201942B2 (en) | 2000-02-16 | 2007-04-10 | Aixtron Ag | Coating method |
DE10043600B4 (de) * | 2000-09-01 | 2013-12-05 | Aixtron Se | Vorrichtung zum Abscheiden insbesondere kristalliner Schichten auf einem oder mehreren, insbesondere ebenfalls kristallinen Substraten |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19813523A1 (de) | 1999-10-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1252363B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum abscheiden einer oder mehrerer schichten auf ein substrat | |
DE69534965T2 (de) | Abscheidungsverfahren | |
DE69630484T2 (de) | Reaktivgasinjektor für Vorrichtung zur chemischen Gasphasenabscheidung | |
DE69629412T2 (de) | Anlage zur Dampfabscheidung von Dünnschichten | |
DE112010002199B4 (de) | Brausekopf für eine Vakuumschichtabscheidungsvorrichtung | |
EP1817440B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum abscheiden von dicken gallium-nitrit-schichten auf einem saphirsubstrat und zugehörigem substrathalter | |
DE60310291T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Gasphasenbeschichtung | |
DE60129380T2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Auftragen einer Dünnschicht auf einen Wafer durch Abscheidung von atomaren Schichten | |
DE69926761T2 (de) | Cvd-reaktorsystem und verfahren zur cvd-oberflächenbeschichtung | |
DE4417626B4 (de) | Einrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Halbleiters | |
DE69629980T2 (de) | Methode mit Temperaturreglung zum Abscheiden eines Werkstoffes | |
US6309465B1 (en) | CVD reactor | |
EP1948845A1 (de) | Cvd-reaktor mit gleitgelagertem suszeptorhalter | |
DE102005024118A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Reduktion von Partikeln bei der thermischen Behandlung rotierender Substrate | |
DE102008036642A1 (de) | Sprühkopf und CVD-Vorrichtung, welche diesen aufweist | |
DE202015007242U1 (de) | Waferträger mit einer Multitaschenkonfiguration | |
EP0975821B1 (de) | Cvd-reaktor und dessen verwendung | |
EP1497481A2 (de) | Verfahren und vorrichtung zum abscheiden dünner schichten auf einem substrat in einer höhenverstellbaren prozesskammer | |
DE112011102504T5 (de) | Verbesserter Reaktor zur chemischen Gasphasenabscheidung | |
DE19803740C2 (de) | Gasphasenbeschichtungsverfahren und Vorrichtung zur Gasphasenbeschichtung von Werkstücken | |
DE19813523C2 (de) | CVD-Reaktor und dessen Verwendung | |
DE60132950T2 (de) | Vakuumbehandlungsvorrichtung | |
DE1929422A1 (de) | Vorrichtung zum epitaktischen Abscheiden von Halbleitermaterial | |
DE102011007735A1 (de) | Systeme und Verfahren zur Gasbehandlung einer Anzahl von Substraten | |
DE102004007984A1 (de) | CVD-Reaktor mit Fotodioden-Array |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |